發(fā)布時間：2020-07-02 01:26

【摘要】：高聚物粘結(jié)炸藥(Polymer Bonded Explosives,PBX)是一種顆粒高度填充的復(fù)合材料,具有較好的力學(xué)性能和安全性,在兵器裝備中得到了廣泛應(yīng)用。PBX在使用過程中會受到較大范圍的各種環(huán)境溫度變化,因此研究寬溫域下PBX的力學(xué)性能有很強(qiáng)的實用意義。本文主要利用數(shù)字圖像技術(shù)研究了不同溫度下兩種PBX的壓縮力學(xué)性能,包括應(yīng)力-應(yīng)變曲線、本構(gòu)模型、泊松比等,并通過掃描電鏡圖像分析了材料破壞模式。PBX的力學(xué)性能受炸藥晶體和粘結(jié)劑的影響較大,本文以PBX-03和PBX-14兩種材料為對象,通過實驗方法研究了其在不同溫度下的力學(xué)性能變化。實驗溫度范圍為-40～20℃,具體分為三組實驗,分別在110℃～200℃、50℃～170℃、-40℃～-10℃三個溫度區(qū)間,高溫實驗采用小試樣,低溫實驗采用標(biāo)準(zhǔn)試樣。試驗過程中通過數(shù)字圖像方法獲得樣品表面的壓縮過程的實時應(yīng)變場,利用材料試驗機(jī)和同步控制器獲得相對應(yīng)的應(yīng)力。結(jié)果表明高溫下兩種PBX的力學(xué)性能總體上隨溫度上升而迅速降低,但PBX-03表現(xiàn)出反�，F(xiàn)象,在155℃～170℃之間力學(xué)性質(zhì)幾乎一致,在185℃～200℃之間隨溫度上升力學(xué)性能明顯增強(qiáng)。PBX-03的主體炸藥為HMX,HMX在154℃下發(fā)生β→γ晶型轉(zhuǎn)化時能保持力學(xué)性質(zhì)恒定不變,在167-183℃發(fā)生β→ δ晶型轉(zhuǎn)化時力學(xué)性質(zhì)明顯增強(qiáng),高溫下引起力學(xué)性質(zhì)反常的主要為δ晶型。低溫下兩種PBX的力學(xué)性質(zhì)受溫度影響不如高溫明顯,隨溫度降低彈性模量和強(qiáng)度略有增加。兩種PBX的泊松比隨溫度升高而增加,在高溫條件下變化更明顯。從電鏡照片中可以看出PBX-14的層狀晶體結(jié)構(gòu),在高溫下發(fā)生晶體破壞和粘結(jié)劑軟化拉絲,低溫下大顆粒脫粘是壓縮破壞的主要模式。兩種PBX的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可以利用高斯函數(shù)獲得更高精度的擬合,物理意義可以由炸藥晶體和粘結(jié)劑脫粘的概率密度函數(shù)近似獲得。利用Johnson-Cook模型及其改進(jìn)模型擬合應(yīng)力應(yīng)變曲線結(jié)果的相關(guān)性較差。此外本文通過MATLAB圖像方法分析了一組PBX壓縮過程原位檢測的CT照片。本文分析了幾種濾波手法和閾值分割方法,研究壓縮后PBX樣品內(nèi)部的裂紋分布,獲得了較好的結(jié)果。綜上,本文主要通過數(shù)字圖像技術(shù)、掃描電鏡等方法研究了兩種PBX在不同溫度下的力學(xué)性能、破壞形式、本構(gòu)關(guān)系和內(nèi)部裂紋分布等情況,并發(fā)現(xiàn)PBX-03受HMX相變影響導(dǎo)致高溫下力學(xué)性質(zhì)發(fā)生反常變化。本文研究有助于分析溫度和應(yīng)力對PBX材料性能的影響規(guī)律,對PBX工程應(yīng)用與性能改良等具有參考意義。
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ560.1
【圖文】：

為了能夠原位測量ＰＢＸ在不同溫度下的力學(xué)性能，特別在材料試驗機(jī)上設(shè)計了高逡逑溫拉壓加載裝置，對ＡＧ－ＩＣ材料試驗機(jī)進(jìn)行改裝，加裝了含有透視窗的溫度試驗箱，在逡逑如圖３．１所示的溫度試驗箱內(nèi)進(jìn)行加載。由于樣品較小，升降溫速度可設(shè)置為ｒＣ／ｍｉｎ，逡逑升溫過程樣品也在發(fā)生膨脹，達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時保持一段時間，當(dāng)樣品膨脹速度明顯變慢逡逑時開始進(jìn)行加載。逡逑ａ逡逑＼」�。酰铄澹辏赍义希颍樱赍澹欤郏义希遑澹澹义蠄D３．１用于高溫加載的溫度試驗箱逡逑３．１．２參數(shù)測試系統(tǒng)逡逑實驗獲得的載荷是由同步控制器接材料試驗機(jī)，將載荷轉(zhuǎn)化為電壓所得，并依此計逡逑算出應(yīng)力。逡逑應(yīng)變則由散斑方法計算獲得，采用美國ＣＳＩ公司的ｖｉｃ３Ｄ三維全場散斑測試系統(tǒng)（圖逡逑３．２），由于散斑測試結(jié)果與軟件、硬件都密切相關(guān)，隨機(jī)噪聲、鏡頭畸變和ＣＣＤ暗電逡逑流等是引入隨機(jī)誤差的主要因素；測量環(huán)境、亞像素插值方法、散斑尺寸和計算窗口是逡逑引入系統(tǒng)誤差的主要因素。因此，對其位移和應(yīng)變測試結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定比對。逡逑１４逡逑

邐－０．０００２逡逑將有散斑點的紙貼在移動平臺，采用ＣＳＩ散斑測試系統(tǒng)（圖３．３）測試Ｘ軸和Ｙ軸逡逑位移，結(jié)果如下表所示。隨著測試位移的增大，絕對誤差在增大，在小位移下，位移精逡逑度能夠優(yōu)于ｌｕｍ。逡逑１５逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2737551